本書主要闡述氣動彈性CFD/CSD耦合計(jì)算分析關(guān)鍵技術(shù)：靜動態(tài)多塊結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成技術(shù)、定常/非定常氣動力Euler/N-S方程計(jì)算方法、結(jié)構(gòu)動力學(xué)方程求解和流-固耦合界面信息傳遞技術(shù)、飛行器靜氣動彈性CFD/CSD迭代計(jì)算方法、飛行器顫振特性CFD/CSD時域耦合計(jì)算方法以及氣動彈性CFD/CSD耦合技術(shù)的工程實(shí)際應(yīng)用。
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目錄
第1章 緒論 1
第2章 多塊結(jié)構(gòu)動態(tài)網(wǎng)格生成 3
2.1 網(wǎng)格質(zhì)量判據(jù) 3
2.1.1 網(wǎng)格單元質(zhì)量 3
2.1.2 網(wǎng)格整體質(zhì)量 4
2.2 TFI動態(tài)網(wǎng)格技術(shù) 5
2.3 RBF動態(tài)網(wǎng)格技術(shù) 7
2.3.1 RBF理論 7
2.3.2 基函數(shù)對動態(tài)網(wǎng)格質(zhì)量的影響 9
2.4 IDW動態(tài)網(wǎng)格技術(shù) 10
2.5 RB^TFI動態(tài)網(wǎng)格技術(shù) 10
2.5.1 RBF-TFI混合方法 10
2.5.2 控制點(diǎn)選取的改進(jìn)措施 11
2.5.3 RBF-TFI動態(tài)網(wǎng)格生成二維算例 12
2.5.4 RBF-TFI動態(tài)網(wǎng)格生成三維算例 12
2.6 IDW- TFI動態(tài)網(wǎng)格技術(shù) 14
2.6.1 IDW-TFI混合方法 14
2.6.2 IDW-TFI動態(tài)網(wǎng)格生成二維算例 14
2.6.3 IDW-TFI動態(tài)網(wǎng)格生成三維算例 15
2.7 預(yù)估-校正特大變形動態(tài)網(wǎng)格技術(shù) 16
2.7.1 預(yù)估-校正動態(tài)網(wǎng)格生成方法 16
2.7.2 預(yù)估-校正動態(tài)網(wǎng)格生成二維算例 19
2.7.3 預(yù)估-校正動態(tài)網(wǎng)格生成三維算例 21
第3章 Euler/N-S方程數(shù)值解法 22
3.1 流體運(yùn)動Euler/N-S控制方程 22
3.2 有限體積法 25
3.3 空間離散格式 26
3.3.1 中心格式 26
3.3.2 Roe格式 28
3.3.3 黏性通量計(jì)算 31
3.4 時間離散格式 31
3.4.1 五步Runge-Kutta顯式時間推進(jìn) 31
3.4.2 LU-SGS隱式時間離散方法 32
3.5 湍流模擬 33
3.5.1 雷諾平均N-S方程 34
3.5.2 SA一方程湍流模型 34
3.5.3 DES模型 36
3.6 邊界條件 36
3.6.1 物面邊界 37
3.6.2 遠(yuǎn)場邊界 37
3.6.3 對稱邊界 38
3.7 加速收斂措施 39
3.7.1 當(dāng)?shù)貢r間步長 39
3.7.2 隱式殘值光順 39
3.7.3 低速預(yù)處理 40
3.7.4 并行算法 42
3.8 定常氣動力計(jì)算算例 43
3.8.1 多段翼型黏性繞流 43
3.8.2 GIT模型 43
3.8.2 DLR-F4翼身組合體 45
3.8.3 跨聲速機(jī)翼抖振初始迎角N-S方程定常計(jì)算分析 45
3.9 非定常氣動力Euler/N-S方程計(jì)算 50
3.9.1 動網(wǎng)格系統(tǒng)N-S方程 50
3.9.2 雙時間推進(jìn)法 51
3.9.3 幾何守恒律 53
3.9.4 邊界條件及湍流模擬 53
3.9.5 非定常氣動力計(jì)算算例 53
第4章 氣動-結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)傳遞 57
4.1 氣動-結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)傳遞基本理論 57
4.2 IPS插值 58
4.2.1 IPS插值方法 58
4.2.2 IPS柔度插值算例 60
4.2.3 IPS模態(tài)插值算例 60
4.3 TPS插值方法 61
4.4 MPC插值方法 62
第5章 靜氣動彈性CFD/CSD耦合計(jì)算 64
5.1 柔度法、模態(tài)法結(jié)構(gòu)變形計(jì)算 64
5.1.1 柔度法 64
5.1.2 模態(tài)法 65
5.2 基于柔度法或模態(tài)法的靜彈CFD/CSD耦合迭代算法 66
5.2.1 靜彈CFD/CSD高效耦合算法 66
5.2.2 飛翼布局柔度法、模態(tài)法靜彈計(jì)算 67
5.2.3 大型客機(jī)柔度法靜彈計(jì)算 68
5.3 靜彈CFD/FEM耦合計(jì)算方法 70
5.3.1 氣動網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)力計(jì)算 70
5.3.2 靜彈CFD/FEM耦合迭代算法 71
5.3.3 大型客機(jī)機(jī)翼靜彈CFD/FEM耦合計(jì)算分析 71
5.4 大型客機(jī)機(jī)翼型架外形設(shè)計(jì) 74
5.4.1 機(jī)翼型架外形設(shè)計(jì)的一般形式方程組 75
5.4.2 基于柔度法的機(jī)翼型架外形設(shè)計(jì)計(jì)算方法 75
5.4.3 大型客機(jī)機(jī)翼型架外形設(shè)計(jì)算例 76
5.5 大展弦比機(jī)翼風(fēng)洞模型靜彈修正計(jì)算 77
5.5.1 基于變形測量值的靜彈修正計(jì)算 77
5.5.2 基于結(jié)構(gòu)剛度反演的靜彈修正計(jì)算 79
第6章 顫振特性CFD/CSD時域耦合計(jì)算 83
6.1 結(jié)構(gòu)運(yùn)動方程求解 83
6.1.1 結(jié)構(gòu)運(yùn)動方程 83
6.1.2 結(jié)構(gòu)運(yùn)動方程量綱分析 84
6.1.3 結(jié)構(gòu)運(yùn)動方程的Runge-Kutta法求解 86
6.1.4 結(jié)構(gòu)運(yùn)動方程的雜交預(yù)估-校正法求解 86
6.2 顫振計(jì)算時域法 87
6.2.1 CFD/CSD時域耦合算法 88
6.2.2 Φ型機(jī)翼顫振計(jì)算 89
6.2.3 大展弦比機(jī)翼靜、動氣動彈性一體化計(jì)算 90
6.3 可壓流顫振計(jì)算的變質(zhì)量、變剛度方法 92
6.3.1 變質(zhì)量方法 92
6.3.2 變剛度方法 93
6.3.3 翼身尾組合體顫振特性計(jì)算 93
6.4 不同馬赫數(shù)下全空域范圍顫振計(jì)算分析流程 96
6.5 考慮結(jié)構(gòu)多方向復(fù)合振動的顫振計(jì)算 96
6.5.1 帶翼梢小翼機(jī)翼模型顫振計(jì)算 97
6.5.2 帶翼尖外掛飛機(jī)模型顫振計(jì)算 98
6.6 跨聲速風(fēng)洞模型顫振計(jì)算 98
6.6.1 跨聲速顫振風(fēng)洞試驗(yàn)方法 99
6.6.2 基于無反射邊界條件的風(fēng)洞模型顫振計(jì)算 99
6.6.3 基于開孔壁流動模型的風(fēng)洞模型顫振計(jì)算 101
6.7 幾何非線性顫振計(jì)算 107
6.7.1 幾何非線性顫振計(jì)算方法 107
6.7.2 大展弦比機(jī)翼幾何非線性顫振計(jì)算 107
第7章 突風(fēng)響應(yīng)CFD/CSD時域耦合計(jì)算 110
7.1 網(wǎng)格速度法 110
7.1.1 傳統(tǒng)網(wǎng)格速度法 110
7.1.2 考慮黏性通量修正的網(wǎng)格速度法 111
7.1.3 基于網(wǎng)格速度法的翼型俯仰運(yùn)動數(shù)值模擬 111
7.1.4 基于網(wǎng)格速度法的翼型突風(fēng)響應(yīng)計(jì)算 113
7.2 突風(fēng)響應(yīng)CFD/CSD時域耦合計(jì)算 114
7.2.1 剛體六自由度方程 114
7.2.2 突風(fēng)響應(yīng)CFD/CSD時域耦合算法 115
7.2.3 剛性機(jī)翼突風(fēng)響應(yīng)計(jì)算分析 115
7.2.4 自由彈性機(jī)翼突風(fēng)響應(yīng)計(jì)算分析 117
第8章 航空發(fā)動機(jī)葉片氣動彈性CFD/CSD耦合計(jì)算 120
8.1 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下N-S方程求解 120
8.1.1 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下N-S方程 120
8.1.2 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下N-S方程空間、時間離散 122
8.1.3 SARC湍流模型 123
8.1.4 邊界條件 124
8.1.5 Rotor67定常流動計(jì)算 126
8.2 葉輪機(jī)械非定常流動模擬 132
8.2.1 非定常N-S方程時間精確求解 132
8.2.2 葉片振動動態(tài)網(wǎng)格生成 133
8.2.3 動靜葉排干擾模擬方法 134
8.2.4 軸流式Aachen 1.5級渦輪非定常流場計(jì)算 135
8.3 葉片靜氣彈CFD/CSD耦合計(jì)算 138
8.3.1 冷態(tài)至熱態(tài)問題（靜氣彈正問題） 138
8.3.2 熱態(tài)至冷態(tài)問題（靜氣彈反問題） 147
8.4 基于能量法的振蕩葉片流場和顫振計(jì)算 153
8.4.1 葉間相位角問題 153
8.4.2 相位延遲類方法 154
8.4.3 算例驗(yàn)證 159
8.5 基于CFD/CSD耦合的時域法顫振計(jì)算 168
8.5.1 CFD/CSD時域耦合算法 168
8.5.2 Rotor67風(fēng)扇轉(zhuǎn)子葉片顫振計(jì)算 170
8.5.3 某風(fēng)扇葉片失速顫振計(jì)算 173
8.5.4 失速顫振淺析 181
8.6 航空發(fā)動機(jī)復(fù)雜顫振問題 182
8.6.1 考慮葉間相位角的時域法顫振計(jì)算分析 183
8.6.2 帶阻尼凸肩葉片的時域法顫振計(jì)算分析 185
8.6.3 多排葉片時域法顫振計(jì)算分析 191
參考文獻(xiàn) 196
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